Giáo trình Trắc địa (Nghề: Kỹ thuật xây dựng - Trình độ CĐ/TC) - Trường Cao đẳng Nghề An Giang

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:39

Thêm vào BST

Báo xấu

21
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung Giáo trình Trắc địa gồm có: Khái niệm chung về công tác trắc địa; Giới thiệu máy kinh vĩ điện tử - Máy thủy bình; Đo dài (Đo khoảng cách); Đo góc; Đo độ cao; Bố trí công trình. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Trắc địa (Nghề: Kỹ thuật xây dựng - Trình độ CĐ/TC) - Trường Cao đẳng Nghề An Giang

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH AN GIANG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ AN GIANG GIÁO TRÌNH Trắc địa NGHỀ KỸ THUẬT XÂY DỰNG Trình độ trung cấp/cao đẳng (Ban hành theo quyết định số: 568 /QĐ – CĐN ngày 21 tháng 5 năm 2018 của hiệu trưởng trường cao đẳng nghề An Giang) Năm 2018
1 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. LỜI GIỚI THIỆU Trắc địa là một trong các môđun của chương trình đào tạo trình độ Cao đẳng nghề Kỹ thuật Xây dựng tại Trường Cao đẳng nghề An Giang. Bởi vậy, việc biên soạn giáo trình Trắc địa để phục vụ công tác dạy và học là cần thiết. Nội dung của giáo trình gồm các vấn đề sau: - Bài 1: Khái niệm chung về công tác trắc địa - Bài 2: Giới thiệu máy kinh vĩ điện tử - Máy thủy bình. - Bài 3: Đo dài (Đo khoảng cách). - Bài 4: Đo góc. - Bài 5: Đo độ cao. - Bài 6: Bố trí công trình. Đối tượng phục vụ của giáo trình là sinh viên trình độ Cao đẳng nghề Kỹ thuật Xây dựng Trường Cao đẳng nghề An Giang. Trắc địa là một chuyên môn kỹ thuật cần thiết trong tất cả các giai đoạn: khảo sát, thiết kế, thi công và khai thác công trình. Giáo trình sẽ rất có ích đối với sinh viên trong quá trình học tập và công tác sau này. Mặc dù đã cố gắng biên soạn các nội dung vừa ngắn, đầy đủ vừa đảm bảo nội dung phù hợp với chuyên ngành nhưng không khỏi có những sai sót, mong quí thầy cô, quí đồng nghiệp bỏ qua và đóng góp ý kiến cho nội dung giáo trình ngày càng được tốt hơn An Giang, ngày tháng năm 2018 Cải biên ( chỉnh sữa lần 1) Phan Phú Lộc
2 MỤC LỤC ĐỀ MỤC TRANG LỜI GIỚI THIỆU ................................................................................................ 1 MỤC LỤC ............................................................................................................ 2 Bài 1: Khái niệm chung về công tác trắc địa…………………………………….4 I. Đối tượng môn học……………………………………………………………….4 I.1 Định Nghĩa……………………………………………………………………...4 I.2 Nhiệm Vụ……………………………………………………………………….4 I. 3 Vai trò của trắc địa đối với ngành xây dựng cơ bản…………………………...4 a)Trắc địa phục vụ công tác thiết kế………………………………………………..4 b) Trắc địa phục vụ thi công công trình………………………………………...….4 II. HỆ QUY CHIẾU TRONG TRẮC ĐỊA…………………………………………4 II. 1.Mặt thủy chuẩn và hệ thống độ cao…………………………………………5 a) Geoid quả đất…………………………………………………………………….5 b) Hệ độ cao………………………………………………………………………...5 II. 2. Hệ quy chiếu tọa độ………………………………………………………...5 a) Ellip soid quả đất………………………………………………………………...5 b) Hệ tọa độ địa lý…………………………………………………………...……..5 III. Bản đồ địa hình…………………………………………………………………5 III.1.Định nghĩa…………………………………………………………………..5 III.2. Biểu diễn địa vật, địa hình trên bản đồ………………….……….…………6 a) Địa vật……………………………………………………………………...……6 b) Địa hình. ………………………………………………………………………...6 III.3. Sử dụng bản đồ. ………………………...……………………………………7 a) xác định độ dài một đường trên bản đồ. ……………………………………..…7 b) Xác định độ cao của một điểm trên bản đồ……………………………………...8 c. Đo diện tích trên bản đồ………………………………………………………….8 Bài 2: Giới thiệu máy kinh vĩ điện tử - Máy thủy bình ...................................... 9 2.1. Khái niệm máy kinh vĩ điện tử - Máy thủy bình .............................................. 9 2.2. Phân loại ....................................................................................................... 10 2.3. Cấu tạo .......................................................................................................... 11 2.4. Trình tự cân bằng máy thủy bình ................................................................... 13
3 2.5. Trình tự cân bằng máy kinh vĩ ....................................................................... 14 2.6. Trình tự cân bằng định tâm máy kinh vĩ ........................................................ 15 Bài 3 : Đo dài (Đo khoảng cách) ........................................................................ 16 3.1. Phân loại đo dài ............................................................................................. 16 3.2. Nguyên lý đo dài bằng máy có vạch ngắm và mia đứng ................................ 17 3.3. Trình tự đo dài ............................................................................................... 19 Bài 4: Đo góc ...................................................................................................... 21 4.1. Khái niệm đo góc .......................................................................................... 21 4.2. Nguyên lý đoc góc......................................................................................... 22 4.3. Trình tự đo góc bằng ..................................................................................... 22 4.4. Trình tự đo góc đứng ..................................................................................... 25 Bài 5: Đo độ cao .................................................................................................. 27 5.1. Khái niệm độ cao........................................................................................... 27 5.2. Nguyên lý đo cao........................................................................................... 27 5.3. Phương pháp đo cao hình học........................................................................ 27 5.4. Phương pháp đo cao lượng giác..................................................................... 28 Bài 6: Bố trí công trình ...................................................................................... 32 6.1. Khái niệm ...................................................................................................... 32 6.2. Bố trí các yếu tố cơ bản ................................................................................. 32 6.3. Các phương pháp bố trí điểm......................................................................... 33 6.4. Bố trí công trình ............................................................................................ 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................. 38
4 Bài 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA ((TC: 4 giờ. LT: 1giờ, thực hành 3 giờ ) A. MỤC TIÊU: Sau khi học xong bài học này học sinh có khả năng: Hiểu được khái niệm cơ bản nhất của công tác trắc địa. B. NỘI DUNG: I/ Đối tượng môn học: 1. Định nghĩa: Trắc địa là một môn khoa học nghiên cứu về các phép đo tiến hành trên bề mặt trái đất để xác định vị trí tương hỗ giữa các điểm cũng như hình dạng, kích thước trái đất, thể hiện nó dưới dạng bản đồ, biểu đồ, mặt cắt…phục vụ cho công tác quy hoạch, khảo sát, thiết kế, thi công và nghiệm thu công trình. 2. Nhiệm vụ: Tùy theo đối tượng, quy mô và phương pháp nghiên cứu khác nhau mà trắc địa được chia thành các chuyên ngành khác nhau. Trắc địa cao cấp có phạm vi nghiên cứu rộng lớn mang tính toàn cầu hoặc quốc gia. Nhiệm vụ của trắc địa cao cấp là xác định hình dạng, kích thước, trường trọng lực trái đất; xây dựng hệ thống khống chế Nhà nước với độ chính xác cao làm cơ sở trắc địa Quốc gia; nghiên cứu khoa học, nghiên cứu biến dạng vỏ trái đất. Trắc địa cao cấp còn bao gồm cả trắc địa vệ tinh nghiên cứu đo đạc không gian ngoài mặt đất và trắc địa biển. 3. Vai trò a. Trắc địa phục vụ công tác thiết kế. Trắc địa địa hình có nhiệm vụ nghiên cứu quy trình công nghệ đo vẽ bản đồ địa hình mặt đất dùng trong các ngành điều tra, xây dựng cơ bản và quốc phòng. Trắc địa ảnh cũng có nhiệm vụ nghiên cứu đo vẽ bản đồ địa hình, nhưng tiến hành bằng cách chụp ảnh mặt đất bằng các máy ảnh đặc biệt từ máy bay, vệ tinh hoặc ngay tại mặt đất; sau đó xử lý các tấm ảnh chụp được để thành lập bản đồ. Trắc địa công trình là trắc địa ứng dụng trong xây dựng công trình. Lĩnh vực này, Trắc địa nghiên cứu phương pháp, phương tiện phục vụ thiết kế, thi công xây dựng và theo dõi biến dạng công trình. Trắc địa bản đồ có nhiệm vụ nghiên cứu các phương pháp chiếu bản đồ; các phương pháp vẽ, biểu diễn, biên tập và in ấn bản đồ. b. Trắc địa trong công tác thi công. Công tác trắc địa phục vụ thi công xây lắp công trình, bao gồm: Thành lập lưới khống chế mặt bằng và độ cao phục vụ bố trí chi tiết và thi công xây lắp công trình. Kiểm tra kích thước hình học và căn chỉnh các kết cấu công trình, đo vẽ hoàn công công trình. II. Hệ qui chiếu trong trắc địa: 1.Mặt thủy chuẩn và hệ thống độ cao:
5 a) Geoid quả đất: - Khái niệm: Mực nước biển trung bình qua nhiều năm quan trắc ở một nơi nào đó gọi là mực nước gốc) - Tính chất: Thẳng góc với phương dây dọi. - Công dụng: Dùng làm mặt chiếu khi đo vẽ bản đồ, làm mặt so sánh độ cao giữa các điểm trên mặt đất. - Địa điểm dùng làm mực nước gốc ở Việt nam: hòn Dấu, Đồ sơn, Hải phòng. b) Hệ độ cao: - Khái niệm: Là khoảng cách tính theo phương dây dọi từ điểm đó đến mực nước gốc. - Phân loại: Những điểm phía trên mực nước gốc có độ cao dương (+) và ngược lại (-). - Mực nước giả định là mực nước song song với mực nước gốc. 2.Hệ qui chiếu tọa độ: Tọa độ địa lý của một điểm trên mặt đất: Một số khái niệm: - Hệ tọa độ địa lý của quả đất. - Mặt phẳng kinh tuyến. - Mặt phẳng xích đạo. - Xích đạo. - Kinh tuyến và kinh tuyến gốc. - Vĩ tuyến. III/ Bản đồ địa hình: 1.Định nghĩa : Bản đồ địa hình là hình ảnh thủ nhỏ bề mặt đất lên tờ giấy theo quy luật toán học, dùng qui tắc tổng hợp và hệ thống ký hiệu thống nhất. Bản đồ thường thể hiện những phần mặt đất rộng lớn và có kể đến độ cong trái đất. Tỷ lệ bản đồ có thể thay
6 đổi ở những phần khác nhau của nó. Bình đồ cũng là bản đồ. Tuy nhiên phạm vi thể hiện nhỏ hơn, không xét ảnh hưởng độ cong trái đất và có tỷ lệ không đổi. Tỷ lệ bản đồ là tỷ số giữa trị số chiều dài một đoạn thẳng trên bản đồ và chiều dài tương ứng của nó trên mặt đất. Tỷ lệ bản đồ thường ký hiệu 1/ M luôn lấy tử số bằng 1 còn mẫu số M thể hiện mức độ thu nhỏ chiều dài một đoạn thẳng ngoài mặt đất lên bản đồ. Người ta có thể phân loại bản đồ theo mục đích sử dụng và độ chính xác. Phân loại theo mục đích sử dụng có bản đồ hành chính, bản đồ địa chính, bản đồ lâm nghiệp, bản đồ quy hoạch, xây dựng, quốc phòng Phân loại theo tỷ lệ (độ chính xác) có: - Bản đồ tỷ lệ lớn: 1/500, 1/1000, 1/2000, 1/5000; - Bản đồ tỷ lệ trung bình: 1/10.000 , 1/25.000, 1/50.000; - Bản đồ tỷ lệ nhỏ: 1/100.000, 1/200.000, 1/500.000, 1/106. Bản đồ có thể được đo vẽ bằng phương pháp toàn bạc, bàn đạc và phương pháp ảnh. 2. Biểu diễn địa vật, địa hình trên bản đồ a) địa vật Dùng hệ thống ký hiệu qui ước thống nhất do Cục đo đạc Bản đồ Nhà nước biên soạn. Tùy theo tỷ lệ bản đồ và địa vật sẽ có những ký hiệu tương ứng. Có các loại ký hiệu như: ký hiệu theo tỷ lệ, phi tỷ lệ, nửa tỷ lệ, chú thích và tô mầu. Ký hiệu theo tỷ lệ giữ nguyên kích thước của đối tượng biểu diễn theo đúng tỷ lệ bản đồ. Ký hiệu loại này dùng cho những địa vật có kích thước lớn, theo nó có thể biết được vị trí và kích thước thực tế của đối tượng thể hiện. Ký hiệu phi tỷ lệ dùng cho các địa vật có kích thước nhỏ nhưng có tầm quan trọng nhưng không thể biễu diễn được theo tỷ lệ bản đồ. Ví dụ: điểm khống chế ∆, Giếng, cột cây số, bia mộ, cây độc lập Ký hiệu loại này chỉ cho biết vị trí của đối tượng thể hiện. Ký hiệu nửa tỷ lệ kết hợp giữa hai loại ký hiệu trên, dùng cho các loại địa vật hình tuyến. theo ký hiệu loại này thì chiều dài tuyến được thể hiện bằng loại ký hiệu theo tỷ lệ còn chiều rộng thể hiện bằng ký hiệu phi tỷ lệ. b/ Địa hình Địa hình mặt đất bao gồm hình dáng bên ngoài của mặt đất như cao, thấp, lồi, lõm, dốc, bằng phẳng. Người ta dùng đường đồng mức để biểu diễn những yếu tố ấy của địa hình. Đường đồng mức là giao tuyến giữa mặt đất tự nhiên với các mặt song song với mặt thủy chuẩn gốc trái đất ở những độ cao khác nhau. Hiệu độ cao giữa hai đường đồng mức kề nhau gọi là khoảng cao đều. Tính chất đồng mức: - Các điểm trên cùng một đường đồng mức đều có độ cao bằng nhau. - Đường đồng mức là những đường cong, trơn, liên tục, khép kín và hầu như không cắt nhau. - Chỗ nào đường đồng mức thưa thì địa hình ở đó thoải, chỗ nào đường đồng
7 mức mau thì địa hình ở đó dốc. Chỗ nào các đường đồng mức trùng nhau địa hình ở đó là vách đứng. Để sử dụng bản đồ được thuận tiện, cứ cách 4 hoặc 5 đường đồng mức người ta lại tô đậm một đường và ghi độ cao của nó hướng về phía đỉnh. Đường đồng mức này gọi là đường đồng mức cái. 3.Sử dụng bản đồ: a/ Định hướng bản đồ ngoài thực địa Định hướng bằng địa vật dạng tuyến: có thể dùng tuyến đường bộ, đường sắt, tuyến kênh mương để định hướng bản đồ. Thực chất của phương pháp này là mang bản đồ ra thực địa tại vị trí rõ nét của địa vật dạng tuyến, xoay bản đồ sao cho hướng địa vật dạng tuyến trên bản đồ trùng với hướng tương ứng của nó trên thực địa, ta sẽ được bản đồ quay đúng hướng của nó. - Định hướng bằng địa bàn: Để định hướng, ta đặt trên bản đồ một địa bàn sao cho đường nối bắc - nam của nó song song với hướng bắc - nam của lưới ô vuông tọa độ trên bản đồ. Xoay bản đồ để kim địa bàn trùng với đường nối bắc - Nam của địa bàn thì bản đồ sẽ quay đúng hướng. b/ Xác định chiều dài trên bản đồ Để xác định chiều dài một đoạn thẳng trên bản đồ ta đo chiều dài đoạn thẳng đó trên bản đồ rồi nhân với tỷ lệ bản đồ ta sẽ được chiều dài tương ứng của nó ngoài thực địa. Để xác định chiều dài một đoạn cong trên bản đồ ta vi phân đoạn cong sao cho các đoạn này có thể xem như đoạn thẳng rồi đo các đoạn thẳng vi phân, lấy tổng nhân với tỷ lệ bản đồ, ta sẽ được chiều dài đoạn cong. Có thể xác định chiều dài đoạn cong bằng máy đo chiều dài: S = K ( Un - Uo). Trong đó Uo số đọc ban đầu trên máy ứng với điểm đầu đoạn cong; Un : số đọc trên máy sau khi cho bánh xe của máy chạy từ điểm đầu về tới điểm cuối đường cong; K: giá trị một khoảng chia của máy. c/ Xác định độ góc trên bản đồ Giả sử cần phải xác định góc bằng (β) kẹp giữ hai đoạn thẳng OE Và OD trên bản đồ (hình 7.5), vì phép chiếu bản đồ là phép chiếu đồng góc nên ta có thể dùng thước đo độ đo trực tiếp góc (β) trên bản đồ. Xác định góc định hướng của đường thẳng trên bản đồ: góc định hướng của đường thẳng trên bản đồ là góc bằng tính từ hướng bắc trục OX hoặc đường thẳng song song với trục OX đến hướng đường thẳng, vì vậy cũng đo trực tiếp như đối với đo góc bằng ( hình 7.5). Góc bằng và góc định hướng có thể xác định thông qua việc đồ giải tọa độ trên bản đồ. d/ Xác định tọa độ một điểm trên bản đồ Xác định toạ độ địa lý của một điểm: trên bản đồ có lưới kinh vĩ độ, giá trị các đường kinh độ và vĩ độ biểu thị bởi các vạch đen, trắng trên bốn cạnh khung bản đồ. Giả sử cần xác định toạ độ địa lý điểm M. Qua M ta kẻ một đường song song với cạnh ô kinh tuyến và một đường kia song song với cạnh ô vĩ tuyến; từ tỷ lệ các đoạn thẳng đo được ta sẽ xác định được toạ độ địa lý điểm A. Xác định toạ độ vuông góc của một điểm: tọa độ vuông góc xác định trên bản
8 đồ định dựa vào lưới ô vuông tọa độ của bản đồ. Giả sử cầm xác định toạ độ vuông góc của điểm N (hình 7.5), qua điểm N ta kẻ hai đường thẳng cắt các cạnh ô vuông chứa điểm N, dùng thước đo chiều dài các đoạn a, b, c, d, từ số liệu đo này ta xác địng được tọa độ vuông góc của điểm N: e/ Xác định độ cao một điểm trên bản đồ Trên bản đồ, độ cao các điểm được xác dựa vào đường đồng mức. Giả sử cần phải xác đinh độ cao ba điểm A, B, C trên bản đồ ( hình7.5); vì điểm A nằm trên đường đồng mức 10m, điểm C nằm trên đường đồng mức 5m nên chúng có độ cao bằng chính độ cao đường đồng mức đó, tức là : HA = 10m, HC = 5m; còn độ cao điểm B thì phải nội suy. g/ Đo diện tích trên bản đồ Dùng compa đo đoạn thẳng nối giữa hai điểm nằm trên hai đường đồng mức liền nhau. Đặt khẩu độ compa đo trên trục đứng thước đo độ dốc rồi dóng ra đường cong tương ứng, chiếu điểm dóng xuống trục ngang ta sẽ được độ dốc địa hình h/ Xác định diện tích trên bản đồ Giả sử cần phải xác định diện tích khu vực nào đó trên bản đồ, ta có thực hiện theo phương pháp sau: Phương pháp hình học Khi diện tích cần xác định là một đa giác, ta chia đa giác thành những hình có dạng hình học cơ bản như: hình tam giác, hình thang, hình vuông , hình chữ nhật. Đo các đại lượng cần thiết để tính diện tích các hình cơ bản đố rồi lấy tổng lại ta sẽ có diện tích khu đo. Ví dụ tứ giác OEFD trên hình 7.5 được chia làm hai tam giác FDO và FOE, đo các cạnh hoặc chiều cao, cạnh đáy hoặc hai cạnh và góc kẹp...trực tiếp trên bản đồ như đã trình bày ở trên để tính diện tích hai tam giác này. Từ đó tính được diện tích tứ giác. Khi chu vi hình cần xác định diện tích có dạng cong bất kỳ, có thể dùng các tấm đồ giải để xác định. Các tấm đồ giải làm bằng giấy bóng mờ, mica hoặc platíc. Trên mặt các tấm này, người ta kẻ lưới ô vuông có diện tích các ô xác định. Đặt tấm đồ giải lên hình, đếm số ô vuông nguyên ở giữa và ước lượng để ghép các phần ô vuông lẻ ở biên thành các ô vuông. Từ tổng các ô vông ta sẽ biết được diện tích hình cần đo. Xác định diện tích bằng phương pháp hình học nhanh, đơn giản tuy nhiên độ chính xác thường thấp (sai số 5%). Phương pháp giải tích Khi khu vực cần xác định diện tích là một đa giác có toạ độ các đỉnh xác định, ta có thể dùng công thức sau để tính diện tích : Máy đo diện tích Máy đo diện tích có bốn bộ phận chính: Cánh tay đòn cực, cánh tay đòn quay, bánh xe quy và bộ phận đọc số. Cách đo: đặt kim quay tại điểm A trên chu vi hình cần đo, đọc số đọc ban đầu u1 . Di chuyển kim quay trên chu vi cho đến khi trở lại đểm A, đọc được số đọc u2 . Diện tích hình cần đo xác định theo công thức : S = c (u2 - u1) , trong đó c là giá trị mỗi khoảng chia của máy đo diện tích được xác định bằng thực nghiệm (hình 7.7). Xác định diện tích bằng máy đo có sai số 0.5%.
9 BÀI 2: GIỚI THIỆU MÁY KINH VĨ ĐIỆN TỬ; MÁY THỦY BÌNH (TC: 4 giờ. LT: 1giờ - TH: 3 giờ) A. MỤC TIÊU: Sau khi học xong bài học này học sinh có khả năng: - Sử dụng được máy thủy bình, máy kinh vĩ; - Trình bày được trình tự cân bằng máy thủy bình, máy kinh vĩ; - Cân bằng máy thủy bình, máy kinh vĩ đúng yêu cầu kỹ thuật; - Nâng cao ý thức bảo quản thiết bị, vật tư thực hành; tác phong công nghiệp và đảm bảo an toàn lao động. B. NỘI DUNG: 1.1. Khái niệm về máy kinh vĩ; máy thủy bình 1.1.1. Máy kinh vĩ Máy kinh vĩ là dụng cụ để đo góc bằng và góc đứng. Ngoài ra, nó còn dùng để đo dài, đo cao với độ chính xác thấp.
10 Máy kinh vĩ là loại máy cơ khí, quang học chính xác cao, đắt tiền nên cần được bảo quản và sử dụng rất cẩn thận, đúng quy trình kỹ thuật. Khi vận chuyển phải khoác máy trên lưng hay ôm máy trong lòng. Không được thô bạo cưỡng bức máy chuyển động. 1.1.2. Máy thủy bình Máy thủy bình là dụng cụ tạo ra được tia nằm ngang, thỏa mãn nguyên lý đo cao hình học. Máy thủy bình còn được gọi bằng: máy thủy chuẩn, máy thăng bằng hoặc máy nivô. 1.2. Phân loại 1.2.1. Máy kinh vĩ Theo cấu tạo, máy kinh vĩ được chia làm ba loại: máy kinh vĩ kim loại, máy kinh vĩ quang học và máy kinh vĩ điện tử Theo độ chính xác, máy kinh vĩ được chia ra làm ba loại: chính xác cao, chính xác vừa, chính xác thấp. 1.2.2. Máy thủy bình Theo độ chính xác phân ra làm: - Máy thủy bình chính xác cao: có mh = (0,5 ÷ 1,0)mm/1Km. - Máy thủy bình chính xác vừa: có mh = (4 ÷ 8)mm/1Km.
11 - Máy thủy bình chính xác thấp: có mh = (15 ÷ 30)mm/1Km. Theo bản chất trục ngắm và cách đọc số phân ra làm: - Máy thủy bình trục ngắm quang học. - Máy thủy bình trục ngắm laze. - Máy thủy bình điện tử. 1.3. Cấu tạo 1.3.1. Máy kinh vĩ Cấu tạo của máy kinh vĩ gồm các bộ phận chính sau đây: - Ống kính: Trong trắc địa, vật thể quan sát thường ở cách xa người. Vật càng xa thì góc nhìn càng bé, càng khó phân biệt. Để ngắm rõ và chính xác tới các vật ở xa, người ta sử dụng ống kính của máy trắc địa. Hiện nay ống kính trong máy trắc địa có độ phóng đại từ 15 đến 50 lần, tầm ngắn từ 2 mét trở ra; - Vành độ ngang, vành độ đứng, bộ phận đọc số; - Ống thủy là bộ phận làm căn cứ để đưa một đường thẳng, một mặt phẳng về vị trí đặc biệt nằm ngang hay thẳng đứng (theo dây dọi). Có hai loại ống thủy là ống thủy dài và ống thủy tròn; - Các loại ốc khóa, ốc vi động, ốc cân máy: + Ốc nối: để nối đế máy với chân máy. Ốc nối thường được gắn vào đầu chân máy.
12 + Ốc liên kết: để liên kết đế máy với đầu máy. Nó phải thường xuyên được vặn chặt. Trong quá trình thực hành học sinh, sinh viên không được sử dụng ốc này. + Ốc cân máy: có ba ốc cân máy, chúng có tác dụng đưa trục đứng của máy về vị trí thẳng đứng. Bình thường các ốc cân máy phải ở trạng thái trung gian. + Ốc khóa ngang ống kính: có tác dụng hãm hay mở ống kính theo phương ngang (sang phải, sang trái). + Ốc vi động ngang ống kính: có tác dụng quay ống kính một chút sang trái hay sang phải. Phải nhớ hãm ốc khóa ngang ống kính trước khi muốn sử dụng ốc vi động ngang ống kính. + Ốc khóa đứng ống kính: có tác dụng hãm hay mở ống kính theo phương thẳng đứng (lên cao, xuống thấp). + Ốc vi động đứng ống kính: có tác dụng quay ống kính một chút ngước lên cao hay chúi xuống thấp. Phải nhớ hãm ốc khóa đứng ống kính trước khi muốn sử dụng ốc vi động đứng ống kính. 1.3.2. Máy thủy bình Máy thủy bình gồm các bộ phận chính là: - Ống kính:
13 + Để tạo ra trục ngắm ngang, ngắm mục tiêu rõ và chính xác. + Cấu tạo: đầu ruồi và khe ngắm (ống ngắm sơ bộ), kính vật, kính mắt, màng dây chữ thập, vòng xoay kính mắt, ốc điều ảnh. + Trục ngắm quang học: là đường thẳng đi qua tâm kính vật và trung tâm màng dây chữ thập. + Muốn nhìn thấy màng dây chữ thập rõ nét: hãy vặn vòng xoay kính mắt (phù hợp theo từng người) + Muốn nhìn thấy ảnh mục tiêu rõ ràng: hãy vặn ốc điều ảnh (phù hợp theo cự ly từ máy đến từng mục tiêu). + Những tính năng kỹ thuật độ: phóng đại, vùng ngắm, tầm ngắm min, độ sáng. - Ống thủy tròn: + Để cân bằng máy sơ bộ, là căn cứ để đưa một đường thẳng về vị trí thẳng đứng. + Cấu tạo tổng quát có dạng mặt chỏm cầu. + Điểm không là điểm giữa mặt chỏm cầu. + Khi bọt thủy tròn nằm ở điểm không thì trục của ống thủy tròn thẳng đứng (trùng phương dây dọi). + Khi thấy bọt thủy nằm ngoài điểm không thì lúc này trục của ống thủy tròn đã bị nghiêng đi. Muốn cho trục này về nằm ngang thì phải vặn các ốc cân bằng máy thích họp sao cho bọt thủy chạy vào điểm không. - Các ốc khống chế chuyển động: ốc nối, ốc cân máy, ốc vi động ngang. 1.4. Trình tự cân bằng máy thủy bình 1.4.1. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ và vật tư - Chân ba: 1 cái - Máy thủy bình: 1 máy 1.4.2. Trình tự thực hiện - Bước 1: Dựng chân ba Mở tất cả các khóa chân ba. Kéo chân ba lên một đoạn vừa với tầm ngắm của người đo. Cố định định mũi chân ba vào nền đất, mặt chân ba phải tương đối ngang bằng. - Bước 2: Lắp máy vào chân ba Mở hòm máy lấy máy ra và kiểm tra máy. Lắp máy vào chân ba và cố định máy với chân ba nhờ ốc nối. - Bước 3: Cân bằng sơ bộ
14 Điều chỉnh các chân của chân ba sao cho bọt nước tròn nằm gần vào điểm không ống thủy tròn. - Bước 4: Cân bằng chính xác Điều chỉnh các ốc cân bằng sao cho bọt nước trùng với điểm không của ống thủy tròn. - Bước 5: Quay máy kiểm tra. 1.5. Trình tự cân bằng máy kinh vĩ 1.5.1. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ và vật tư - Chân ba: 1 cái - Máy kinh vĩ: 1 máy 1.5.2. Trình tự thực hiện - Bước 1: Dựng chân ba Mở tất cả các khóa chân ba. Kéo chân ba lên một đoạn vừa với tầm ngắm của người đo. Cố định định mũi chân ba vào nền đất, mặt chân ba phải tương đối ngang bằng. - Bước 2: Lắp máy vào chân ba Mở hòm máy lấy máy ra và kiểm tra máy. Lắp máy vào chân ba và cố định máy với chân ba nhờ ốc nối. - Bước 3: Cân bằng sơ bộ Điều chỉnh các chân của chân ba sao cho bọt nước tròn nằm gần vào điểm không ống thủy tròn. - Bước 4: Cân bằng chính xác Điều chỉnh các ốc cân bằng sao cho bọt nước trùng với điểm không của ống thủy tròn. Quay máy lần lượt trùng với 3 mặt của đế máy điều chỉnh bọt nước dài về tâm ống thủy dài. - Bước 5: Quay máy kiểm tra. 1.6. Trình tự cân bằng định tâm máy kinh vĩ 1.6.1. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ và vật tư - Chân ba: 1 cái - Máy kinh vĩ: 1 máy - Sơn dầu: 1 hộp - Cọ sơn: 1 cây - Đinh thép: 1 hộp 1.6.2. Trình tự thực hiện - Bước 1: Định tâm sơ bộ
15 Dùng quả dọi hoặc điều chỉnh chân ba sao cho tâm điểm đo gần trùng với tâm chân ba. - Bước 2: Lắp máy vào chân ba - Bước 3: Định tâm chính xác Nhìn qua bộ phận định tâm quang học, điều chỉnh các ốc cân bằng sao cho tâm máy trùng chính xác tâm điểm cần đo. - Bước 4: Cân bằng máy sơ bộ - Bước 5: Cân bằng máy chính xác - Bước 6: Kiểm tra trạng thái cân bằng của máy, tâm máy và tâm điểm cần đo + Nếu máy cân bằng, tâm máy trùng với tâm điểm cần đo. Đạt yêu cầu tiến hành đo. + Nếu không đảm bảo các yếu tố trên chúng ta tiến hành lặp lại các bước 3, bước 4, bước 5, bước 6 đến khi đạt yêu cầu. Câu hỏi: 1. Trình bày khái niệm máy kinh vĩ, máy thủy bình? 2. Nêu cấu tạo máy kinh vĩ, máy thủy bình? 3. Nêu trình tự cân bằng máy thủy bình? 4. Nêu trình tự cân bằng máy kinh vĩ? 5. Nêu trình tự cân bằng máy kinh vĩ có định tâm?
16 BÀI 3: ĐO DÀI (KHOẢNG CÁCH) (TC: 12 giờ. LT: 3 giờ - TH: 9 giờ ) A. MỤC TIÊU: Sau khi học xong bài này người học có khả năng: - Trình bày được trình tự đo khoảng cách bằng máy đo đạc; - Đo được chiều dài ngoài thực địa hoặc ở các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp bằng máy đo đạc; - Sử dụng máy thủy bình, máy kinh vĩ kiểm tra chiều dài ngoài thực địa, ở các công trình. - Nâng cao ý thức bảo quản thiết bị, vật tư thực hành; tác phong công nghiệp và đảm bảo an toàn lao động. B. NỘI DUNG: 2.1. Phân loại đo dài Đo dài (khoảng cách) là một trong những yếu tố để xác định vị trí không gian của các điểm trên mặt đất tự nhiên. Đo dài là một dạng công tác đo cơ bản. Trên hình biểu diễn A và B là hai điểm ở trên mặt đất tự nhiên. Qua A và B dựng các đường vuông góc đến mặt elipxôit tròn xoay Trái đất là A0 và B0 D = AB là khoảng cách nghiêng d = A0B0 là khoảng cách bằng 2.1.1. Phân loại đo dài theo độ chính xác - Đo dài chính xác cao - Đo dài chính xác vừa - Đo dài chính xác thấp
17 2.1.2. Phân loại đo dài theo dụng cụ đo - Đo dài bằng các loại thước - Đo dài bằng các loại máy đo xa quang học - Máy đo xa bằng sóng vô tuyến điện hay sóng ánh sáng 2.2. Nguyên lý đo dài bằng máy có vạch ngắm và mia đứng Máy có vạch ngắm xa là máy kinh vĩ hay máy thủy bình. Màng dây chữ thập của chúng có thêm hai vạch đo xa trên (chỉ trên) và dưới (chỉ dưới), hai vạch này nằm song song và đối xứng với vạch ngang của màng dây chữ thập. Nguyên lý chung của máy đo xa quang học là dựa trên cơ sở tam giác vuông hay cân. 2.2.1. Trường hợp tia ngắm nằm ngang Giả sử trục ngắm nằm ngang. Các tia sáng song song với trục ngắm đi qua các vạch đo xa a, b sau khi qua kính vật sẽ giao nhau tại tiêu điểm F và tiếp tục đến gặp mia ở A và B. Từ các tam giác đồng dạng AFB và a’Fb’ có:
18 D1 f  n p Từ đó suy ra: f D1  n p Khoảng cách D từ trục máy đến mia là: D  D1  f   f D n ( f ) p Trong đó: f - tiêu cự của kính vật; p - khoảng cách giữa hai vạch ngắm đo xa; n - khoảng cách trên mia chắn giữa hai tia sáng đi qua hai vạch đo xa. Với mỗi máy cụ thể có f , p ,  cố định nên người ta ký hiệu: f K gọi là hệ số máy đo xa (thường K = 100); p C  f  p gọi là hằng số máy đo xa Khi ấy có: D  Kn  C Thường thì C rất bé, có thể bỏ qua được nên: D = K.n 2.2.2. Trường hợp tia ngắm nằm nghiêng Trong thực tế hay gặp trường hợp tia ngắm OQ nằm nghiêng một góc V so với mặt phẳng nằm ngang. Giả sử có một mia A’B’ vuông góc với trục ngắm OQ thì khoảng cách nghiêng D = OQ theo trường hợp trên là: D = Kn’
19 Nhưng thực tế chỉ có mia AB đặt thẳng đứng ở mia N, mia này không vuông góc với trục ngắm OQ Vì góc β rất nhỏ nên có thể coi ba tia OQ, OA, OB song song với nhau, do đó gần đúng có góc AA’Q = 1v Góc A’QA = QOP = V (góc nhọn có cạnh tương ứng vuông góc) Tam giác vuông A’QA có: n' n  cos V (1) 2 2 hay n' n cos V (2) Thay (2) vào (1) được: D  Kn cos V (3) Khoảng cách nằm ngang d tình từ tam giác vuông PQO được tính bằng công thức: d  D cos V (4) Thay (3) vào (4) được: d  Kn cos 2 V  Kn(1  sin 2 V )  Kn  Kn sin 2 V  d  Kn  D Trong đó; K - hệ số máy đo xa (thường K = 100); n - khoảng cách chắn trên mia giữa hai vạch đo xa; V - góc nghiêng của trục ngắm so với mặt phẳng nằm ngang; D - số điều chỉnh, sẽ được tra theo Kn và V ở trong bảng lập sẵn. 2.3. Trình tự đo dài 2.3.1. Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ và vật tư - Chân ba: 1 cái - Máy kinh vĩ: 1 máy - Mia nhôm: 1 cây - Sơn dầu: 1 hộp - Cọ sơn: 1 cây - Đinh thép: 1 hộp - Máy tính cá nhân 1 cái 2.3.2. Trình tự thực hiện - Bước 1: Cân bằng định tâm máy tại điểm thứ nhất - Bước 2: Dựng mia tại điểm thứ hai